[M-IS26] ガスハイドレートと地球環境・資源科学

[MIS26-P06] 波動場シミュレーションを用いた表層型メタンハイドレート賦存域下におけるメタンガス移動メカニズムの考察

*前田 若人夢¹、松下 隼土¹、青山 千春¹、鶴我 佳代子¹ (1.東京海洋大学)

キーワード：メタンハイドレート、ガスチムニー、メタンシープ

本研究では、表層型メタンハイドレート（以下MH）資源の実用化に必要不可欠な賦存域の定量的把握のため、地球科学の様々な調査データと波動場シミュレーションによる地震学的特徴の考察から、MH賦存域における海底地下構造に関する知見を得た。
MH賦存域では、音響的に透明な相や堆積面が不明瞭なカオティックな相が存在する場合があり、このような音響学的データの空白域は「ブランキングゾーン」、地質学的には「ガスチムニー」と呼ばれる。
ガスチムニーの内部構造を把握することは、MHの生成過程やメタンシープと海底下構造の繋がりを正確に理解するために必要なだけではなく、MHの再生成の可能性を検討する際にも必要不可欠な課題である。
そこで本研究では、上越沖海鷹海脚のMH賦存域を参考に、海底下構造とメタンシープの関連性の解明のため、地球科学的先見情報を導入した海底下構造モデルを用いて、有限差分法による波動場シミュレーションを行った。
地球科学的先見情報として地震探査データ、熱流量分布データ、メタン同位体比データなどを用いた。本研究では、熱分解起源のメタンガスが地下水に溶け込み、断層を移動経路として深部から上昇してくることを想定し、断層の入り方や破砕幅なども考慮して海底下構造をモデル化した。
作成した様々なパターンの海底下モデルに対する波形記録を解析した結果、ブランキング現象が発生するためには、表層にMH（相対的に高速度帯）が存在するだけではなく、水平方向に広がる低飽和ガス層（低速度帯）や、断層や亀裂に起因する地下水ネットワークが必要であることが明らかとなった。
以上の結果より、音響学的ブランキング現象は、海底下に流動する水を含んだ断層やMH安定領域下における低飽和ガス層などの低速度帯を地震波が通過する際の散乱や減衰が原因となって生じると考えられる。
また、参考海域におけるガスチムニーやメタンシープの分布は、海底面から比較的浅部にかけて存在する正断層群の分布だけではなく、深部にある北北東-南南西方向の逆断層システムとの関連性も示唆している。海底下深部で生成されたメタンガスは、逆断層に沿って断層依存型トラップまで移動し、集積した後、正断層群の割れ目を移動経路として、海底面まで上昇し、メタンシープとして海中に湧出すると考えられる。